光电测量第八讲视觉测量.ppt

第八讲第八讲 视觉测量视觉测量一、摄像机成像模型一、摄像机成像模型1.针孔成像近似模型 从透镜成像的基本原理得到近似主光线中心射影变换。2.两个图像坐标系（1）以像素为单位的图像坐标系（计算机内存或屏幕）（2）以毫米为单位的图像坐标系（摄像机CCD感光面）第八讲第八讲 视觉测量视觉测量用齐次坐标描述为：用齐次坐标描述为：或：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量3.摄像机坐标系和世界坐标系第八讲第八讲 视觉测量视觉测量（1）Ocxcyczc与Owxwywzw之间是三维刚体变换关系，可描述如下：之间是三维刚体变换关系，可描述如下：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量4.摄像机线性成像模型 基于中心摄影变换（透视投影变换）坐标系的建立不同，具体的表达形式不一样，但本质一样（1）后向投影模型第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 f:有效焦距，即投影中心到像平面的距离；光轴：zc轴；O1：光轴与像平面的交点,O1(0,0,-f)Oc:摄像机透视投影中心,Oc(0,0,0)Oc-xcyczc:摄像机坐标系 O1-XY:摄像机像平面坐标系,X轴平行于xc轴，Y轴平行于yc轴 P：空间三维点，P(xc,yc,zc)p：P对应的摄像机像平面上的二维点,p(X,Y,-f)根据向量的性质有：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量即即 于是得到摄像机的透视投影模型：于是得到摄像机的透视投影模型：进一步可用矩阵表示如下：进一步可用矩阵表示如下：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量（2）前向投影模型（请同学们推导）（3）后向投影模型（摄像机坐标系的原点与图像坐标系的原点重合，板书图示，请同学们推导）第八讲第八讲 视觉测量视觉测量（4 4）讨论）讨论若已知点在的三维坐标（若已知点在的三维坐标（xc,yc,zc）,则唯一确定其对应的像平面上的二则唯一确定其对应的像平面上的二维坐标维坐标(X,Y)；若已知点在的二维坐标若已知点在的二维坐标(X,Y)，却不能唯一确定其对应的空间三维坐标，却不能唯一确定其对应的空间三维坐标（xc,yc,zc）。）。如何解决这个问题？如何解决这个问题？第八讲第八讲 视觉测量视觉测量二、齐次坐标二、齐次坐标1.初等几何中的无穷远点：相交、平行 2.直线只有一个无穷远点3.直线可以看成是封闭的，是圆的特殊形式4.摄像机成像的数学抽象（用一维情形说明）：为什么引入无穷远点？5.不加说明，直接给出齐次坐标的标定形式6.从两条直线相交说明无穷远点7.严格的数学定义无穷远点 （低维点在高一维仿射坐标系下的矢量坐标即为低维点的齐次坐标）（低维点在高一维仿射坐标系下的矢量坐标即为低维点的齐次坐标）第八讲第八讲 视觉测量视觉测量三、欧氏空间的刚体变换三、欧氏空间的刚体变换一维、二维、三维一维、二维、三维 旧坐标系：旧坐标系：Oxy,P点坐标（点坐标（x,y）新坐标系：新坐标系：Oxy,P点坐标（点坐标（x,y）O在在Oxy坐标系下的坐标为（坐标系下的坐标为（x0,y0）（给出二维的刚体变换公式（给出二维的刚体变换公式:矢量的加减运算）矢量的加减运算）第八讲第八讲 视觉测量视觉测量四四.射影变换（仿射变换）射影变换（仿射变换）1.一维2.二维第八讲第八讲 视觉测量视觉测量五五.不变量不变量 1.简比简比 2.交比射影不变量交比射影不变量 3.两条二次曲线射影不变量两条二次曲线射影不变量第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 六六.双目立体视觉测量模型双目立体视觉测量模型 1.两个摄像机成像模型的组合两个摄像机成像模型的组合 2.中间加一个刚体变换中间加一个刚体变换平行双目：视差平行双目：视差D一般双目一般双目第八讲第八讲 视觉测量视觉测量第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 七七.立体匹配立体匹配 1.外极线约束外极线约束第八讲第八讲 视觉测量视觉测量2.一致性约束：灰度的相似性一致性约束：灰度的相似性相似度评价函数：相似度评价函数：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量3.唯一性约束唯一性约束4.连续性约束：（连续性约束：（1）顺序一致性；（）顺序一致性；（2）视差连续性）视差连续性第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 八八.结构光三维视觉测量模型结构光三维视觉测量模型 1.摄像机模型光平面模型 2.简化为空间两个平面（两条直线）的中心射影变换模型第八讲第八讲 视觉测量视觉测量第八讲第八讲 视觉测量视觉测量3.光条特征信息的提取希望大家自己看懂，很有用